EA037424B1 - Pyrolytic reactor and method of using same - Google Patents
Pyrolytic reactor and method of using same Download PDFInfo
- Publication number
- EA037424B1 EA037424B1 EA201792013A EA201792013A EA037424B1 EA 037424 B1 EA037424 B1 EA 037424B1 EA 201792013 A EA201792013 A EA 201792013A EA 201792013 A EA201792013 A EA 201792013A EA 037424 B1 EA037424 B1 EA 037424B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- injection
- nozzles
- zone
- injection nozzles
- carrier gas
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 196
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 196
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 37
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 19
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 13
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 4
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 33
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 10
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFYPICNXBKQZGB-UHFFFAOYSA-N butenyne Chemical group C=CC#C WFYPICNXBKQZGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- CNKHSLKYRMDDNQ-UHFFFAOYSA-N halofenozide Chemical group C=1C=CC=CC=1C(=O)N(C(C)(C)C)NC(=O)C1=CC=C(Cl)C=C1 CNKHSLKYRMDDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- -1 monovinyl acetylene Chemical class 0.000 description 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000004230 steam cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
- B01J3/08—Application of shock waves for chemical reactions or for modifying the crystal structure of substances
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
- B01J6/008—Pyrolysis reactions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
- C07C2/76—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation of hydrocarbons with partial elimination of hydrogen
- C07C2/78—Processes with partial combustion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
- B01J3/044—Pressure vessels, e.g. autoclaves in the form of a loop
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
- C07C2/76—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation of hydrocarbons with partial elimination of hydrogen
- C07C2/82—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation of hydrocarbons with partial elimination of hydrogen oxidative coupling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Данная заявка испрашивает приоритет на основании предварительной патентной заявки США №This application claims priority based on U.S. Provisional Patent Application No.
62/183310, поданной 23 июня 2015 года, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.62/183310, filed June 23, 2015, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
Уровень техникиState of the art
Способы термической обработки обычно используются для превращения сырьевого углеводородного материала в более ценные продукты. Например, различные способы термической обработки используются для превращения метана непосредственно в С2 углеводороды, такие как ацетилен - по реакции (1), этилен - по реакции (2) и этан - по реакции (3).Heat treatment methods are commonly used to convert hydrocarbon feedstocks into higher value products. For example, various heat treatment methods are used to convert methane directly to C 2 hydrocarbons, such as acetylene by reaction (1), ethylene by reaction (2), and ethane by reaction (3).
2СН4 С2Н2+ЗН2 (1) 2СН 4 С2Н2 + ЗН2 (1)
2СН4 С2Н4+2Н2 (2)2СН 4 С 2 Н 4 + 2Н 2 (2)
2СН4 С2Нб+Н2 (3)2СН 4 С 2 Нб + Н 2 (3)
Эти реакции являются в высокой степени эндотермическими, требующими соответственно 377 кДж/моль, 202 кДж/моль и 65 кДж/моль энергии. Кроме того, повышенные температуры обычно требуются для достижения высокой конверсии сырья и высокой селективности в отношении целевого продукта.These reactions are highly endothermic, requiring respectively 377 kJ / mol, 202 kJ / mol and 65 kJ / mol of energy. In addition, elevated temperatures are usually required to achieve high feed conversion and high product selectivity.
Один из типов термической обработки, используемой в известном уровне техники, включает воздействие на сырье высокотемпературных газообразных продуктов сгорания для осуществления пиролиза сырья в желаемый ненасыщенный продукт. Многие традиционные способы включают паровой крекинг. Другие способы включают сгорание для создания необходимой температуры.One type of heat treatment used in the prior art involves exposing the feed to high temperature combustion gases to pyrolyze the feed to the desired unsaturated product. Many traditional methods include steam cracking. Other methods include combustion to create the required temperature.
Образование ацетилена из метана с помощью термической обработки затруднено из-за относительных свободных энергий образования метана и ацетилена. Ацетилен и этилен могут продолжать реагировать с образованием высших диенов и алкинов, таких как моновинилацетилен, и ароматических и полиароматических соединений, которые могут образовывать нежелательную смолу и сажу. Свыше 800 К соединения CxHy могут подвергаться разложению на углерод и водород. Ниже 1500 К свободная энергия образования метана выше, чем у ацетилена. В связи с этим, образование метана, конечного продукта термодинамического равновесия, имеет преимущество над образованием ацетилена при температурах от 800 К до 1500 К. Однако выше 1500 К свободная энергия образования ацетилена ниже, чем у метана. В результате, образование ацетилена будет иметь преимущество над образованием метана. Однако по мере того, как реагенты охлаждаются до температуры ниже 1500 К, термодинамическое равновесие сдвигается обратно к метану, и ацетилен, полученный при более высокой температуре, будет разлагаться и преобразовываться в метан. Ацетилен и другие углеводороды могут продолжать реагировать с образованием ароматических и полиароматических соединений. Если присутствуют вода и диоксид углерода, ацетилен может реагировать с образованием монооксида углерода, который является менее ценным продуктом, чем ацетилен. Пиролитическая реакция метана с образованием ацетилена и других желательных углеводородов имеет высокую энергию активации, в то время как реакции разложения ацетилена имеют более низкую энергию активации. Таким образом, образованию ацетилена благоприятствует проведение реакции при высоких температурах, но с коротким регулируемым временем пребывания, которое сводит к минимуму последующие реакции ацетилена с дополнительным ацетиленом, углеводородами и кислородсодержащими соединениями, такими как Н2О, CO2 и CO2.The formation of acetylene from methane by heat treatment is hindered by the relative free energies of formation of methane and acetylene. Acetylene and ethylene can continue to react to form higher dienes and alkynes such as monovinyl acetylene and aromatic and polyaromatic compounds that can form unwanted gums and soot. Above 800 K, CxHy compounds can be decomposed into carbon and hydrogen. Below 1500 K, the free energy of methane formation is higher than that of acetylene. In this regard, the formation of methane, the end product of thermodynamic equilibrium, has an advantage over the formation of acetylene at temperatures from 800 K to 1500 K. However, above 1500 K, the free energy of acetylene formation is lower than that of methane. As a result, the formation of acetylene will take precedence over the formation of methane. However, as the reactants cool to below 1500 K, thermodynamic equilibrium shifts back to methane, and the acetylene produced at the higher temperature will decompose and convert to methane. Acetylene and other hydrocarbons can continue to react to form aromatic and polyaromatic compounds. If water and carbon dioxide are present, acetylene can react to form carbon monoxide, which is less valuable than acetylene. The pyrolytic reaction of methane to form acetylene and other desirable hydrocarbons has a high activation energy, while decomposition reactions of acetylene have a lower activation energy. Thus, the formation of acetylene is favored by carrying out the reaction at high temperatures, but with a short controlled residence time, which minimizes subsequent reactions of the acetylene with additional acetylene, hydrocarbons and oxygenates such as H 2 O, CO 2 and CO 2 .
Некоторые способы известного уровня техники включают сжигание топливной смеси для образования высокотемпературного сверхзвукового несущего потока. Топливо и окислитель подвергают сжиганию для получения горячего газового потока с давлением, превышающем атмосферное, и сверхзвуковой скоростью. Сырье инжектируют в сверхзвуковой горячий газовый поток, чтобы инициировать эндотермические реакции пиролиза.Some prior art methods involve burning a fuel mixture to form a high temperature supersonic carrier stream. The fuel and oxidizer are burned to produce a hot gas stream with a pressure exceeding atmospheric pressure and supersonic speed. The feedstock is injected into a supersonic hot gas stream to initiate endothermic pyrolysis reactions.
Однако эти способы известного уровня техники используют турбулентность потока для смешивания сырья с несущим потоком. Повышение однородности состава и повышение равномерности температуры в потоке во время образования ацетилена будут приводить к повышению конверсии и селективности в отношении целевого продукта. В способах известного уровня техники сырье инжектируется равномерно через единственный ряд одинаковых инжекторов вдоль стенки реактора и при температуре, отличающейся от температуры несущего потока. Это создает неоднородное распределение потока высококонцентрированного низкотемпературного сырья вдоль высокотемпературного несущего потока. В связи с этим, реакторы известного уровня техники включали в себя зону смешивания достаточной длины, чтобы позволить турбулентному потоку смешивать исходное сырье с несущим потоком.However, these prior art methods use turbulence in the flow to mix the feed with the carrier stream. An increase in compositional uniformity and an increase in temperature uniformity in the stream during the formation of acetylene will lead to an increase in conversion and selectivity to the desired product. In the prior art methods, the feed is injected uniformly through a single row of identical injectors along the reactor wall and at a temperature different from the temperature of the carrier stream. This creates a non-uniform distribution of the high-concentration low-temperature feedstock along the high-temperature carrier stream. In this regard, prior art reactors have included a mixing zone of sufficient length to allow the turbulent flow to mix the feed with the carrier stream.
В публикации US 2014/0058179 описан пиролитический реактор, содержащий зону инжекции топлива, зону сгорания, примыкающую к зоне инжекции топлива, зону расширения, примыкающую к зоне сгорания, зону инжекции сырья, содержащую множество инжекционных форсунок и расположенную рядом с зоной расширения, зону смешивания, выполненную с возможностью смешивания несущего потока и сырьевого материала и расположенную рядом с зоной инжекции сырья, и реакционную зону, примыкающую к зоне смешивания. Множество инжекционных форсунок радиально распределено в первой сборке, образующей первую плоскость, расположенную в поперечном направлении к зоне инжекции сырья, и во второй сборке, расположенной в поперечном направлении к зоне инжекции сырья. Зона сме- 1 037424 шивания необходима, чтобы гарантировать, что объединенные несущий и сырьевой потоки являются полностью смешанными. Наличие этой зоны смешивания будет увеличивать время пребывания в реакторе и приводить к образованию менее желательных продуктов.US publication 2014/0058179 describes a pyrolytic reactor comprising a fuel injection zone, a combustion zone adjacent to the fuel injection zone, an expansion zone adjacent to the combustion zone, a feed injection zone containing a plurality of injection nozzles and located adjacent to the expansion zone, a mixing zone, made with the possibility of mixing the carrier stream and the raw material and located adjacent to the zone of injection of the raw material, and the reaction zone adjacent to the mixing zone. The plurality of injection nozzles are radially distributed in a first assembly defining a first plane transversely to the feed injection zone and in a second assembly transverse to the feed injection zone. A mixing zone is needed to ensure that the combined carrier and feed streams are completely mixed. The presence of this mixing zone will increase the residence time in the reactor and lead to the formation of less desirable products.
Соответственно, существует потребность в усовершенствованном пиролитическом реакторе, имеющем высокую конверсию и селективность в отношении целевого продукта.Accordingly, there is a need for an improved pyrolytic reactor having high conversion and product selectivity.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Один аспект изобретения представляет собой способ получения алкинов. В одном варианте осуществления способ включает в себя введение топлива и окислителя в зону инжекции топлива; сжигание топлива и окислителя в зоне сгорания с образованием потока несущего газа; и ускорение потока несущего газа до сверхзвуковой скорости в зоне расширения. Сырьевой материал инжектируют в зону инжекции сырья с помощью, по меньшей мере, первого множества инжекционных форсунок и второго множества инжекционных форсунок, причем первое множество инжекционных форсунок расположено кольцеобразно в первой поперечной плоскости зоны инжекции сырья, а второе множество инжекционных форсунок расположено кольцеобразно во второй поперечной плоскости зоны инжекции сырья. Поток несущего газа переходит от сверхзвуковой скорости к дозвуковой скорости с образованием ударной волны в реакционной зоне, причем реакционная зона непосредственно соединена с зоной инжекции сырья, и ударная волна образуется рядом с зоной инжекции сырья. Поток несущего газа и сырьевой материал одновременно смешиваются и вступают в реакцию, и ударная волна способствует смешиванию потока несущего газа и сырьевого материала.One aspect of the invention is a process for the preparation of alkynes. In one embodiment, the method includes introducing a fuel and an oxidant into a fuel injection zone; combustion of fuel and oxidizer in the combustion zone to form a carrier gas stream; and accelerating the carrier gas flow to supersonic speed in the expansion zone. The raw material is injected into the raw material injection zone using at least a first plurality of injection nozzles and a second plurality of injection nozzles, wherein the first plurality of injection nozzles are arranged annularly in the first transverse plane of the raw material injection zone, and the second plurality of injection nozzles are arranged annularly in the second transverse plane zones of injection of raw materials. The carrier gas flow passes from a supersonic speed to a subsonic speed with the formation of a shock wave in the reaction zone, and the reaction zone is directly connected to the feedstock injection zone, and the shock wave is generated near the feedstock injection zone. The carrier gas stream and the feedstock mix and react simultaneously, and the shock wave facilitates mixing of the carrier gas stream and the feedstock.
Другим аспектом настоящего изобретения является пиролитический реактор. В одном варианте осуществления пиролитический реактор содержит зону инжекции топлива; зону сгорания, примыкающую к зоне инжекции топлива; зону расширения, примыкающую к зоне сгорания; зону инжекции сырья, примыкающую к зоне расширения, причем зона инжекции сырья содержит по меньшей мере первое множество инжекционных форсунок и второе множество инжекционных форсунок, причем первое множество инжекционных форсунок расположено кольцеобразно в первой поперечной плоскости зоны инжекции сырья, а второе множество инжекционных форсунок расположено кольцеобразно во второй поперечной плоскости зоны инжекции сырья; и реакционную зону, непосредственно соединенную с зоной инжекции сырья.Another aspect of the present invention is a pyrolytic reactor. In one embodiment, the pyrolytic reactor comprises a fuel injection zone; a combustion zone adjacent to the fuel injection zone; an expansion zone adjacent to the combustion zone; a feedstock injection zone adjacent to the expansion zone, wherein the feedstock injection zone comprises at least a first plurality of injection nozzles and a second plurality of injection nozzles, wherein the first plurality of injection nozzles are disposed annularly in the first transverse plane of the feedstock injection zone, and the second plurality of injection nozzles are disposed annularly in the second transverse plane of the raw material injection zone; and a reaction zone directly connected to the feed injection zone.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
На фиг. 1 представлен вид в продольном разрезе пиролитического реактора, имеющего множество точек инжекции сырья, расположенных в двух множествах.FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a pyrolytic reactor having a plurality of feed injection points arranged in two pluralities.
На фиг. 2 представлен вид в продольном разрезе пиролитического реактора, имеющего множество точек инжекции сырья, расположенных в двух множествах, иллюстрирующий инжекционные форсунки.FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a pyrolytic reactor having a plurality of feed injection points arranged in two pluralities, illustrating the injection nozzles.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Устройство и способ в соответствии с изобретением предусматривают пиролитический реактор, способный инжектировать сырье в несущий поток таким образом, который исключает зону смешивания. Было обнаружено, что ударная волна в реакционной зоне способствует смешиванию сырья с несущим газом, тем самым исключая необходимость в зоне смешивания. Местоположение ударной волны можно регулировать путем изменения давления на выходе из реактора. Смешивание и пиролиз осуществляются одновременно в реакционной зоне, которая непосредственно соединена с зоной инжекции, что приводит к более высокой конверсии и селективности в отношении целевого продукта.The apparatus and method according to the invention provide a pyrolytic reactor capable of injecting a feed into a carrier stream in a manner that eliminates a mixing zone. It has been found that the shock wave in the reaction zone facilitates mixing of the feedstock with the carrier gas, thereby eliminating the need for a mixing zone. The location of the shock wave can be controlled by varying the pressure at the outlet of the reactor. Mixing and pyrolysis are carried out simultaneously in the reaction zone, which is directly connected to the injection zone, which leads to higher conversion and selectivity towards the target product.
Для достижения достаточно хорошего производства ацетилена с помощью термической обработки реакционную смесь сначала нагревают до температуры, превышающей 1500 К, чтобы способствовать образованию ацетилена. Затем обеспечивают энтальпию реакции, достаточную для удовлетворения потребности в 377 кДж/моль, что необходимо для образования ацетилена. Если дополнительная энергия не обеспечивается, эндотермический характер образования ацетилена может приводить к температуре ниже 1500 К. И, наконец, реакционную смесь быстро охлаждают со скоростью, превышающей скорость, при которой ацетилен может разлагаться на более тяжелые углеводороды, такие как моновинилацетилен, ароматические и полиароматические соединения, смолу и сажу. Этот процесс быстрого охлаждения иногда называют замораживанием реакции, когда количество ацетилена является высоким. Желательно инициировать стадию замораживания в условиях, близких к максимальному образованию ацетилена, (т.е. в точке, где скорость образования ацетилена из метана уравновешивает разложение ацетилена до СО и более тяжелых углеводородов), и как можно быстрее завершать стадию замораживания, чтобы предотвратить любое разложение ацетилена.To achieve reasonably good acetylene production by thermal treatment, the reaction mixture is first heated to a temperature in excess of 1500 K to promote the formation of acetylene. Then provide the enthalpy of reaction sufficient to meet the requirement of 377 kJ / mol, which is necessary for the formation of acetylene. If additional energy is not provided, the endothermic nature of acetylene formation can lead to temperatures below 1500 K. Finally, the reaction mixture is rapidly cooled at a rate exceeding the rate at which acetylene can decompose into heavier hydrocarbons such as monovinyl acetylene, aromatics and polyaromatics. , tar and soot. This rapid cooling process is sometimes referred to as freezing the reaction when the amount of acetylene is high. It is desirable to initiate the freezing stage under conditions close to maximum acetylene formation (i.e., at the point where the rate of acetylene formation from methane balances the decomposition of acetylene to CO and heavier hydrocarbons), and complete the freezing stage as soon as possible to prevent any decomposition acetylene.
Хотя настоящее изобретение описано в контексте пиролитического превращения метанового сырья в ацетилен, специалистам в данной области будет понятно, что устройство и способы, описанные в настоящем документе, могут использоваться и с другими сырьевыми материалами для образования других продуктов. Например, в одном варианте осуществления конструкция реактора и способ в соответствии с изобретением могут использоваться для превращения метана в другие высокомолекулярные углеводороды (отличные от ацетилена), такие как этан, этилен или углеводороды с более высокой молекулярной массой (например, C2+xHy). В целом, конструкция реактора и способ в соответствии с изобретением могут использоваться, чтобы облегчить любую эндотермическую реакцию, которая также требует высокойWhile the present invention has been described in the context of the pyrolytic conversion of methane feedstocks to acetylene, those skilled in the art will appreciate that the apparatus and methods described herein can be used with other feedstocks to form other products. For example, in one embodiment, a reactor design and process in accordance with the invention can be used to convert methane to other high molecular weight hydrocarbons (other than acetylene) such as ethane, ethylene, or higher molecular weight hydrocarbons (e.g., C 2 + x H y ). In general, the reactor design and method in accordance with the invention can be used to facilitate any endothermic reaction that also requires a high
- 2 037424 температуры для осуществления, например, без ограничения, паровой риформинг углеводородов, каталитический крекинг нафты и дегидрирование в легкие олефины, такие как пропилен и этилен.- 2,037,424 temperatures for carrying out, for example, but not limited to, steam reforming of hydrocarbons, catalytic cracking of naphtha, and dehydrogenation to light olefins such as propylene and ethylene.
На фиг. 1 представлен вид в продольном разрезе пиролитического реактора 100. В одном варианте осуществления реактор 100 является трубчатым (т.е. его поперечное сечение является круглым). Высокие температуры, необходимые для образования ацетилена, а также регулируемое время пребывания и быстрое гашение, могут быть достигнуты в пиролитическом реакторе 100. Топливо 102 и окислитель 106 инжектируют в зону 108 инжекции топлива на проксимальном конце реактора 100. В одном варианте осуществления топливо содержит водород (H2), окислитель содержит кислород, и молярное отношение водорода к кислороду составляет 3/1.FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a pyrolytic reactor 100. In one embodiment, the reactor 100 is tubular (ie, its cross section is circular). The high temperatures required for acetylene formation, as well as controlled residence times and rapid quenching, can be achieved in the pyrolytic reactor 100. Fuel 102 and oxidant 106 are injected into the fuel injection zone 108 at the proximal end of the reactor 100. In one embodiment, the fuel contains hydrogen ( H 2 ), the oxidizing agent contains oxygen, and the molar ratio of hydrogen to oxygen is 3/1.
В некоторых вариантах осуществления топливо 102 и окислитель 106 смешивают перед вводом в зону 108 инжекции топлива. В некоторых вариантах осуществления топливо 102 и окислитель 106 вводятся в зону 108 инжекции топлива и смешиваются за счет турбулентности внутри зоны 108 инжекции топлива. В некоторых вариантах осуществления разбавитель 104, такой как водяной пар и/или инертный газ, также вводится в зону инжекции топлива. В некоторых вариантах осуществления разбавитель добавляют в количестве менее 50 массовых процентов (50 мас.%). В некоторых вариантах осуществления зона инжекции топлива также оснащена дополнительным инжектором для введения разбавителя в зону инжекции топлива.In some embodiments, the fuel 102 and oxidant 106 are mixed prior to entering the fuel injection zone 108. In some embodiments, fuel 102 and oxidant 106 are introduced into the fuel injection zone 108 and mixed by turbulence within the fuel injection zone 108. In some embodiments, a diluent 104, such as steam and / or an inert gas, is also introduced into the fuel injection zone. In some embodiments, the diluent is added in an amount of less than 50 weight percent (50 weight percent). In some embodiments, the fuel injection zone is also equipped with an additional injector for introducing the diluent into the fuel injection zone.
Топливо и окислитель сгорают в зоне 110 сгорания. Теплота сгорания нагревает несущий газ до высокой температуры. В некоторых вариантах осуществления температура несущего газа достигает 2500 К в зоне 110 сгорания. В других вариантах осуществления температура несущего газа достигает 3000 К в зоне 110 сгорания. В еще одних вариантах осуществления температура несущего газа достигает 3600 К в зоне 110 сгорания.Fuel and oxidant are combusted in combustion zone 110. The heat of combustion heats the carrier gas to a high temperature. In some embodiments, the carrier gas temperature reaches 2500 K in the combustion zone 110. In other embodiments, the carrier gas temperature reaches 3000 K in the combustion zone 110. In still other embodiments, the carrier gas temperature reaches 3600 K in the combustion zone 110.
Зона 110 сгорания работает при давлении, которое выше, чем в реакционной зоне, которое выталкивает несущий газ в направлении к дистальному концу реактора 100 с высокой скоростью. В некоторых вариантах осуществления скорость несущего газа в дистальном конце зоны 110 сгорания оказывается ниже сверхзвуковой скорости (т.е. менее 1 Мах).The combustion zone 110 operates at a pressure that is higher than that of the reaction zone, which pushes the carrier gas towards the distal end of the reactor 100 at a high velocity. In some embodiments, the carrier gas velocity at the distal end of the combustion zone 110 is below supersonic velocity (i.e., less than Mach 1).
В альтернативном варианте осуществления зона инжекции сырья может иметь кольцевое поперечное сечение. Зона инжекции топлива, зона сгорания, зона расширения и реакционная зона могут, в качестве альтернативы, быть или кольцевыми или круглыми. Использование кольцевой зоны инжекции сырья уменьшает расстояние в поперечном направлении, на которое сырье должно инжектироваться в несущий поток. Внутреннее кольцевое пространство также может быть оборудовано аналогичными форсунками для инжекции сырья и может удерживаться на месте с помощью стоек или закреплено на входе или выходе из реактора. Стойки могут иметь внутренние каналы для обеспечения потока сырья или хладагента. В некоторых вариантах осуществления зона инжекции сырья может иметь другие некруглые поперечные сечения, которые уменьшают расстояние в поперечном направлении, на которое сырье должно проникать в несущий поток, например, прямоугольные или эллиптические. Для случая зоны инжекции сырья с некруглым поперечным сечением под диаметром трубы следует понимать гидравлический диаметр зоны инжекции сырья.In an alternative embodiment, the feed injection zone may have an annular cross-section. The fuel injection zone, combustion zone, expansion zone and reaction zone can alternatively be either annular or circular. The use of an annular feed injection zone reduces the transverse distance over which the feed must be injected into the carrier stream. The inner annular space can also be equipped with similar nozzles for injection of raw materials and can be held in place by means of struts or fixed at the entrance or exit of the reactor. The racks can have internal channels to ensure the flow of raw materials or refrigerant. In some embodiments, the feed injection zone may have other non-circular cross-sections that reduce the lateral distance that the feed must penetrate into the carrier stream, such as rectangular or elliptical. For the case of a raw material injection zone with a non-circular cross-section, the pipe diameter should be understood as the hydraulic diameter of the raw material injection zone.
Дозвуковой несущий газ входит в зону 112 расширения и течет через конвергентно-дивергентное сопло 134. Конвергентно-дивергентное сопло 134 преобразует часть тепловой энергии в несущем потоке в кинетическую энергию, что приводит к резкому увеличению скорости несущего потока. Скорость несущего газа переходит из дозвуковой (т.е. менее 1 Мах) в сверхзвуковую (т.е. более 1 Мах) в зоне 112 расширения. В одном варианте осуществления на дистальном конце зоны 112 расширения температура несущего газа составляет от 1500 К до 2500 K, и в другом варианте осуществления температура несущего газа составляет менее 3000 К. В одном варианте осуществления средняя скорость несущего газа (в поперечном сечении) превышает 1 Мах. В одном варианте осуществления средняя скорость несущего газа составляет 2 Мах или более. В одном варианте осуществления средняя скорость несущего газа составляет 3 Мах или более.The subsonic carrier gas enters the expansion zone 112 and flows through the convergent-divergent nozzle 134. The convergent-divergent nozzle 134 converts some of the thermal energy in the carrier stream into kinetic energy, resulting in a sharp increase in the carrier flow velocity. The carrier gas velocity changes from subsonic (i.e. less than Mach 1) to supersonic (i.e., more than Mach 1) in the expansion zone 112. In one embodiment, at the distal end of expansion zone 112, the carrier gas temperature is between 1500 K and 2500 K, and in another embodiment, the carrier gas temperature is less than 3000 K. In one embodiment, the average carrier gas velocity (in cross section) is greater than Mach 1. ... In one embodiment, the average carrier gas velocity is Mach 2 or more. In one embodiment, the average carrier gas velocity is Mach 3 or more.
Метановое сырье инжектируется в сверхзвуковой несущий газ в зоне 114 инжекции сырья. В одном варианте осуществления сырье инжектируют при температуре от 700 до 1200 К. В еще одном варианте осуществления сырье инжектируют при температуре от 300 до 2000 К.The methane feed is injected into the supersonic carrier gas in the feed injection zone 114. In one embodiment, the feed is injected at a temperature of 700 to 1200 K. In yet another embodiment, the feed is injected at a temperature of 300 to 2000 K.
Сырье подается с помощью подающих трубопроводов 126 и инжектируется посредством по меньшей мере двух множеств 122, 124 инжекционных форсунок 128 и 130, которые находятся в стенке зоны 114 инжекции сырья. Как показано на фиг. 2, первое множество 122 определяет первую поперечную плоскость 123 через реактор 100, а второе множество 124 определяет вторую поперечную плоскость 125 через реактор 100. В некоторых вариантах осуществления имеется более двух множеств инжекционных форсунок, например, по меньшей мере три множества. В некоторых вариантах осуществления разбавитель, такой как водяной пар и/или инертный газ, может инжектироваться с помощью инжекционных форсунок. В некоторых вариантах осуществления разбавитель может инжектироваться с помощью первого множества инжекционных форсунок, тогда как сырье инжектируется с помощью второго множества. В некоторых вариантах осуществления разбавитель и часть сырья инжектируется с помощью первого множества, при этом остальная часть разбавителя инжектируется с помощью второго множества. ЕслиThe feedstock is supplied via supply conduits 126 and is injected via at least two sets 122, 124 of injection nozzles 128 and 130, which are located in the wall of the feedstock injection zone 114. As shown in FIG. 2, the first plurality 122 defines a first transverse plane 123 through the reactor 100, and the second plurality 124 defines a second transverse plane 125 through the reactor 100. In some embodiments, there are more than two pluralities of injection nozzles, eg, at least three pluralities. In some embodiments, a diluent such as steam and / or an inert gas can be injected using injection nozzles. In some embodiments, the diluent can be injected using the first plurality of injection nozzles, while the feed is injected using the second plurality. In some embodiments, the diluent and a portion of the feed are injected with the first plurality, with the remainder of the diluent being injected with the second plurality. If a
- 3 037424 предусмотрено более двух множеств инжекционных форсунок, разбавитель и сырье инжектируются с помощью одного или двух множеств, а остальная часть сырья может быть разделена среди остальных множеств.- 3 037424 provides more than two sets of injection nozzles, diluent and raw materials are injected using one or two sets, and the rest of the raw materials can be divided among the remaining sets.
В одном варианте осуществления форсунки 128 и 130 расположены непосредственно в стенке зоны 114 инжекции сырья. В одном варианте осуществления форсунки 128 и 130 установлены в кольцевой конструкции, которая находится на одной линии со стенкой реактора 100, образуя зону 114 инжекции сырья. В одном варианте осуществления форсунки 128 и 130 установлены в эллиптической или другой конструкции, которая находится на одной линии со стенкой реактора 100, образуя зону 114 инжекции сырья.In one embodiment, nozzles 128 and 130 are located directly in the wall of the feed injection zone 114. In one embodiment, nozzles 128 and 130 are mounted in an annular structure that is in line with the wall of the reactor 100 to form a feed injection zone 114. In one embodiment, nozzles 128 and 130 are mounted in an elliptical or other structure that is in line with the wall of the reactor 100 to form a feed injection zone 114.
В одном варианте осуществления первое множество 122 содержит по меньшей мере три (3) форсунки. В некоторых вариантах осуществления, первое множество 122 содержит более трех форсунок, и в других - менее трех форсунок. В некоторых вариантах осуществления форсунки первого множества 122 равномерно расположены по периметру зоны 114 инжекции сырья.In one embodiment, the first plurality 122 comprises at least three (3) nozzles. In some embodiments, the first plurality 122 contains more than three nozzles, and in others less than three nozzles. In some embodiments, the nozzles of the first plurality of 122 are evenly spaced around the perimeter of the feed injection zone 114.
В некоторых вариантах осуществления второе множество 124 содержит по меньшей мере три (3) форсунки, хотя может содержать более или менее трех форсунок. В некоторых вариантах осуществления форсунки второго множества 124 равномерно расположены по периметру зоны 114 инжекции сырья.In some embodiments, the second plurality 124 contains at least three (3) nozzles, although it may contain more or less three nozzles. In some embodiments, the nozzles of the second plurality 124 are evenly spaced around the perimeter of the feed injection zone 114.
Первое и второе множества 122 и 124 могут содержать одинаковое количество инжекционных форсунок, первое множество 122 может содержать большее количество инжекционных форсунок, чем второе множество 124, или второе множество 124 может содержать большее количество форсунок, чем первое множество 122. В некоторых вариантах осуществления количество форсунок в определенном множестве может составлять от 1 до 200.The first and second sets 122 and 124 may contain the same number of injection nozzles, the first set 122 may contain more injection nozzles than the second set 124, or the second set 124 may contain more nozzles than the first set 122. In some embodiments, the number of nozzles in a certain set, it can be from 1 to 200.
Первое и второе множества 122 и 124 инжекционных форсунок могут быть расположены в одинаковых кольцевых положениях, или они могут быть смещены друг относительно друга.The first and second sets 122 and 124 of injection nozzles can be located at the same annular positions, or they can be offset from each other.
Когда имеется по меньшей мере три множества, все множества могут иметь одинаковое количество инжекционных форсунок, или одно или более множеств могут иметь разные количества инжекционных форсунок. Все множества могут быть расположены в одинаковых кольцевых положениях, или одно или более могут находиться в разных кольцевых положениях.When there are at least three sets, all of the sets can have the same number of injection nozzles, or one or more of the sets can have different numbers of injection nozzles. All pluralities can be located in the same annular positions, or one or more can be located in different annular positions.
В одном варианте осуществления каждая из форсунок 128 в первом множестве 122 выполнена с возможностью инжектирования сырья в несущий поток на глубину, равную 1/3 расстояния до осевой линии зоны 114 инжекции сырья (т.е. радиальную глубину, равную 1/3 расстояния до радиальной средней точки зоны инжекции сырья), и каждая из форсунок 130 во втором множестве 124 выполнена с возможностью инжектирования сырья в несущий поток на радиальную глубину 2/3. Радиальная глубина проникновения в несущий поток зависит от угла, под которым сырье инжектируется в несущий поток, от скорости потока в каждой форсунке, диаметра форсунки и скорости несущего потока через зону 114 инжекции сырья.In one embodiment, each of the nozzles 128 in the first plurality 122 is configured to inject feedstock into the carrier stream to a depth equal to 1/3 of the distance to the centerline of the feed injection zone 114 (i.e., a radial depth equal to 1/3 of the distance to the radial midpoint of the feed injection zone), and each of the nozzles 130 in the second plurality 124 is configured to inject feed into the carrier stream to a radial depth of 2/3. The radial depth of penetration into the carrier stream depends on the angle at which the feed is injected into the carrier stream, the flow rate at each nozzle, the diameter of the nozzle, and the velocity of the carrier flow through the feed injection zone 114.
Как будет понятно специалистам в данной области техники, в то время как расположение форсунок описывается как выровненное в поперечных плоскостях (т.е. перпендикулярно продольной оси реактора 100), форсунки могут быть распределены любым другим образом в зоне 114 инжекции сырья для достижения углового распределения (т.е. различных угловых точек при определенной радиальной глубине) и радиального распределения (т.е. различных радиальных глубин в определенной угловой точке) в несущем потоке. Или же форсунки 128 могут быть расположены несимметрично в различных местах в зоне 114 инжекции сырья. Например, вместо того, чтобы быть расположенными в поперечных плоскостях, форсунки 128 могут быть расположены в плоскости, смещенной от перпендикуляра на угол а, как показано на фиг. 2. Инжекционные форсунки 128 и 130 образуют угол а относительно поперечных плоскостей 123, 125, величина которого находится в диапазоне 0 до 90°, или 0 до 80°, или 0 до 70°.As will be appreciated by those skilled in the art, while the arrangement of the nozzles is described as being aligned in the transverse planes (i.e., perpendicular to the longitudinal axis of the reactor 100), the nozzles can be distributed in any other way in the feed injection zone 114 to achieve an angular distribution ( i.e. different corner points at a certain radial depth) and radial distribution (i.e. different radial depths at a certain corner point) in the carrier stream. Alternatively, the nozzles 128 may be asymmetrically located at different locations in the feed injection zone 114. For example, instead of being located in the transverse planes, the nozzles 128 may be located in a plane offset from the perpendicular angle a, as shown in FIG. 2. Injection nozzles 128 and 130 form an angle a relative to the transverse planes 123, 125, the value of which is in the range of 0 to 90 °, or 0 to 80 °, or 0 to 70 °.
В разных вариантах осуществления инжекционные форсунки 128 и 130 представляют собой сопла, угловые сопла, аэрорамповые сопла, рамповые сопла, стоечные сопла, каскадные сопла, ромбические сопла, щелевые отверстия и кольцевые щели или их сочетания.In various embodiments, injection nozzles 128 and 130 are nozzles, angle nozzles, air ramp nozzles, ramp nozzles, column nozzles, cascade nozzles, rhombic nozzles, slots, and annular slots, or combinations thereof.
Радиальная глубина проникновения струи в несущий поток может определяться с помощью ряда способов, известных специалистам в данной области, таких как математические корреляции, компьютерное моделирование динамики текучей среды, экспериментальное измерение концентрации, температуры, плотности. Уравнение 1 представляет собой пример математической корреляции, где а, b, с и d являются положительными константами, Mj является числом Маха струи, dj представляет собой диаметр горловины инжектора, (ρν2), является импульсом струи в горловине форсунки, (pv2)c является импульсом несущего потока, и 0 является углом наклона струи относительно расположенной ниже по потоку стенки. Горловина форсунки определяется как часть форсунки, которая имеет минимальную площадь поперечного сечения. Радиальная глубина проникновения струи в несущий поток также зависит от типа инжектора. Например, аэрорамповый инжектор (примеры которого описаны в Journal of Propulsion and Power, Vol. 22, No. 5, September-October 2006, pg. 1027-1038, и в документе AIAA 2005 -301 Американского института авиации и космонавтики) может использоваться для обеспечения более глубокого проникновения струи с меньшими потерями давления. Для инжектора, который не является одиночнойThe radial depth of penetration of the jet into the carrier stream can be determined using a number of methods known to those skilled in the art, such as mathematical correlations, computer simulation of fluid dynamics, experimental measurement of concentration, temperature, density. Equation 1 is an example of a mathematical correlation, where a, b, c and d are positive constants, Mj is the Mach number of the jet, d j is the diameter of the injector throat, (ρν 2 ) is the momentum of the jet in the throat of the nozzle, (pv 2 ) c is the momentum of the carrier stream, and 0 is the angle of inclination of the jet relative to the downstream wall. The nozzle throat is defined as the portion of the nozzle that has the smallest cross-sectional area. The radial depth of penetration of the jet into the carrier stream also depends on the type of injector. For example, an air-ramp injector (examples of which are described in the Journal of Propulsion and Power, Vol. 22, No. 5, September-October 2006, pg. 1027-1038, and in the AIAA 2005-301 document of the American Institute of Aviation and Astronautics) can be used to providing deeper jet penetration with less pressure loss. For an injector that is not single
- 4 037424 круглой форсункой, например, аэрорампового инжектора, за диаметр горловины инжектора, dj, принимается диаметр круга с совокупной площадью горловин отдельных сопел, образующих аэрорампу. Например, если аэрорампа имеет 5 отдельных сопел с одинаковым диаметром горловины, тогда dj будет представлять собой квадратный корень 5-кратного диаметра горловины отдельных сопел, образующих аэрорамповый инжектор. В одном варианте осуществления аэрорамповые сопла используются для сборки сопел, которые рассчитаны на наиболее глубокое проникновение.- 4 037424 by a circular nozzle, for example, of an air-ramp injector, the diameter of the injector throat, dj, is taken as the diameter of the circle with the total area of the throats of the individual nozzles that form the air-ramp. For example, if the air ramp has 5 separate nozzles with the same throat diameter, then dj will be the square root of 5 times the throat diameter of the individual nozzles that make up the air ramp injector. In one embodiment, air ramp nozzles are used to assemble nozzles that are rated for deepest penetration.
Mj0d Уравнение (1)Mj0 d Equation (1)
Инжектирование сырья по периметру зоны 114 инжекции сырья и в нескольких поперечных плоскостях 123, 125 приводит к повышенному смешиванию сырья с несущим потоком.Injection of the feedstock along the perimeter of the feedstock injection zone 114 and in several transverse planes 123, 125 leads to increased mixing of the feedstock with the carrier stream.
В некоторых вариантах осуществления форсунки в одной сборке могут инжектировать сырье на разную радиальную глубину.In some embodiments, the implementation of the nozzles in the same assembly can inject feed to different radial depths.
В одном варианте осуществления сырье полностью инжектируется в пределах от 0,5 до 10 диаметров трубы (т.е. внутреннего диаметра зоны инжекции) ниже по потоку от первого места инжекции. Иными словами, на фиг. 1 расстояние между первым множеством 122 (первым местом инжекции выше по потоку) и вторым множеством 124 (последним местом инжекции ниже по потоку) составляет от 0,5 до 10 диаметров трубы. В других вариантах осуществления сырье полностью инжектируется на расстоянии от 0,5 до 6 диаметров трубы ниже по потоку от первого места инжекции, или на расстоянии от 1 до 5 диаметров трубы, или от 2 до 5 диаметров трубы. В еще одних вариантах осуществления сырье полностью инжектируется на расстоянии менее 1 диаметра трубы ниже по потоку от первого места инжекции.In one embodiment, the feed is fully injected within 0.5 to 10 pipe diameters (i.e., the inner diameter of the injection zone) downstream of the first injection site. In other words, in FIG. 1, the distance between first plurality 122 (first upstream injection site) and second plurality 124 (last downstream injection site) is 0.5 to 10 pipe diameters. In other embodiments, the feed is fully injected at a distance of 0.5 to 6 pipe diameters downstream of the first injection site, or at a distance of 1 to 5 pipe diameters, or 2 to 5 pipe diameters. In still other embodiments, the feed is fully injected at a distance of less than 1 pipe diameter downstream of the first injection site.
Зона 114 инжекции сырья непосредственно соединяется с реакционной зоной 118, исключая необходимость в зоне смешивания известного уровня техники.The feed injection zone 114 is directly connected to the reaction zone 118, eliminating the need for a prior art mixing zone.
Поперечное сечение реактора 100 увеличивается в реакционной зоне 118 благодаря наклонной стенке 127.The cross section of the reactor 100 is increased in the reaction zone 118 due to the inclined wall 127.
В некоторых вариантах осуществления скорость смешанного потока остается на сверхзвуковом уровне в реакционной зоне 118. Регулирование давления на выходе из реактора поможет создать ударные волны в реакционной зоне, что приведет к снижению скорости несущего потока, преобразуя часть кинетической энергии потока в тепловую энергию. Смесь продуктов затем снижает скорость до уровня дозвукового потока и гасится в зоне 120 гашения/извлечения.In some embodiments, the mixed flow rate remains at a supersonic level in the reaction zone 118. Controlling the reactor outlet pressure will help create shock waves in the reaction zone, which will reduce the carrier flow rate, converting some of the kinetic energy of the flow into thermal energy. The product mixture is then reduced to a subsonic flow rate and quenched in a quench / recovery zone 120.
Ударные волны будут способствовать переходу скорости смешанного потока от сверхзвукового до дозвукового уровня в реакционной зоне 118, и местоположение ударной волны можно регулировать путем изменения давления на выходе из реактора. Давление на выходе из реактора может быть отрегулировано для получения ударной волны непосредственно после зоны инжекции, что способствует смешиванию исходного сырья с несущим газом и, тем самым, исключает необходимость в зоне смешивания. Наличие ударной волны приводит к почти мгновенному увеличению статического давления и температуры смешанного потока. В различных вариантах осуществления температура смешанного потока непосредственно выше по потоку от ударной волны составляет от 1500 до 2000 К, в сравнении с 1800-2300 К непосредственно ниже по потоку от ударной волны. Условия в смешанном потоке ниже по потоку от ударной волны благоприятны для образования ацетилена.The shock waves will facilitate the transition of the mixed flow velocity from supersonic to subsonic level in the reaction zone 118, and the location of the shock wave can be controlled by changing the pressure at the outlet of the reactor. The pressure at the outlet of the reactor can be adjusted to produce a shock wave directly after the injection zone, which facilitates mixing of the feedstock with the carrier gas and thereby eliminates the need for a mixing zone. The presence of a shock wave leads to an almost instantaneous increase in the static pressure and temperature of the mixed flow. In various embodiments, the temperature of the mixed stream immediately upstream of the shock wave is 1500 to 2000 K, as compared to 1800-2300 K immediately downstream of the shock. Conditions in the mixed stream downstream of the shock wave are favorable for the formation of acetylene.
В некоторых вариантах осуществления последовательность ударных волн формируется в точке, где скорость потока переходит от сверхзвукового к дозвуковому уровню. Последовательность ударных волн представляет собой серию слабых ударных волн, распространяющихся ниже по потоку от точки перехода от сверхзвуковой до дозвуковой скорости. В то время как единственная ударная волна будет нагревать смесь почти мгновенно (в месте расположения ударной волны), последовательность ударных волн будет нагревать смесь более постепенно. Каждая ударная волна в последовательности ударных волн будет повышать температуру потока.In some embodiments, a shock wave sequence is formed at a point where the flow velocity changes from supersonic to subsonic levels. A shock wave sequence is a series of weak shock waves propagating downstream from the point of transition from supersonic to subsonic velocity. While a single shock wave will heat the mixture almost instantaneously (at the location of the shock wave), a sequence of shock waves will heat the mixture more gradually. Each shock wave in a shock wave sequence will increase the temperature of the stream.
Температура смешанного потока повышается до величины, достаточной для способствования образованию ацетилена и обеспечения достаточной энергии для осуществления эндотермической реакции.The temperature of the mixed stream is raised to a temperature sufficient to promote the formation of acetylene and provide sufficient energy for the endothermic reaction to occur.
В одном варианте осуществления поток продукта выходит из реакционной зоны 118 и поступает в зону 120 гашения/извлечения для быстрого охлаждения потока продукта. В одном варианте осуществления зона гашения 120 содержит по меньшей мере одну инжекционную форсунку для распыления воды в поток продукта. Поток продукта извлекают на дистальном конце реактора 10, как показано позицией 132.In one embodiment, a product stream exits reaction zone 118 and enters a quench / recover zone 120 to rapidly cool the product stream. In one embodiment, the quench zone 120 comprises at least one injection nozzle for spraying water into the product stream. The product stream is withdrawn at the distal end of the reactor 10, as shown at 132.
В альтернативном варианте осуществления зона инжекции сырья может иметь кольцевое поперечное сечение. Зона инжекции топлива, зона сгорания, зона расширения и реакционная зона могут, в качестве альтернативы, быть или кольцевыми или круглыми. Использование кольцевой зоны инжекции сырья уменьшает расстояние в поперечном направлении, на которое сырье должно инжектироваться в несущий поток. Внутреннее кольцевое пространство также может быть оборудовано аналогичными форсунками для инжекции сырья и может удерживаться на месте с помощью стоек или быть закреплено на входе или выходе из реактора. Стойки могут иметь внутренние каналы для обеспечения потока сырья или хладагента. В некоторых вариантах осуществления зона инжекции сырья может иметь другие не- 5 037424 круглые поперечные сечения, которые уменьшают расстояние в поперечном направлении, на которое сырье должно проникать в несущий поток, например, прямоугольные или эллиптические. Для случая зоны инжекции сырья с некруглым поперечным сечением под диаметром трубы следует понимать гидравлический диаметр зоны инжекции сырья.In an alternative embodiment, the feed injection zone may have an annular cross-section. The fuel injection zone, combustion zone, expansion zone and reaction zone can alternatively be either annular or circular. The use of an annular feed injection zone reduces the transverse distance over which the feed must be injected into the carrier stream. The inner annular space can also be equipped with similar nozzles for injection of raw materials and can be held in place by means of struts or be fixed at the entrance or exit of the reactor. The racks can have internal channels to ensure the flow of raw materials or refrigerant. In some embodiments, the feed injection zone may have other non-circular cross-sections that reduce the transverse distance that the feed must penetrate into the carrier stream, such as rectangular or elliptical. For the case of a raw material injection zone with a non-circular cross-section, the pipe diameter should be understood as the hydraulic diameter of the raw material injection zone.
В некоторых вариантах осуществления первое и второе множества инжекционных форсунок могут представлять собой сборки, которые являются отдельными компонентами, расположенными в корпусе реактора 100, или сборки, выполненные как одно целое с корпусом реактора 100. Рабочие характеристики каждой форсунки выполнены с возможностью подачи сырья в целевое местоположение при определенной скорости несущего потока. В некоторых вариантах осуществления глубина проникновения каждой форсунки контролируется и динамически регулируется для поддержания желаемой глубины проникновения.In some embodiments, the first and second plurality of injection nozzles may be assemblies, which are separate components located within the reactor vessel 100, or assemblies formed integrally with the reactor vessel 100. The performance of each injector is configured to deliver feedstock to a target location at a certain speed of the carrier flow. In some embodiments, the penetration depth of each nozzle is controlled and dynamically adjusted to maintain the desired penetration depth.
В некоторых вариантах осуществления целевая радиальная глубина проникновения сырья каждой инжекционной форсунки в множестве инжекционных форсунок отличается от целевой радиальной глубины проникновения сырья всех других инжекционных форсунок в множестве инжекционных форсунок. В некоторых вариантах осуществления диаметр сопла инжекционных форсунок в первой сборке больше, чем диаметр горловины форсунок во второй сборке. В некоторых вариантах осуществления инжекционное давление форсунок в первой сборке больше, чем инжекционное давление форсунок во второй сборке.In some embodiments, the target radial feedstock penetration depth of each injection nozzle in the plurality of injection nozzles is different from the target radial feedstock penetration depth of all other injection nozzles in the plurality of injection nozzles. In some embodiments, the nozzle diameter of the injection nozzles in the first assembly is larger than the throat diameter of the nozzles in the second assembly. In some embodiments, the injection pressure of the nozzles in the first assembly is greater than the injection pressure of the nozzles in the second assembly.
В некоторых вариантах осуществления первая плоскость форсунок для инжекции сырья расположена внутри расширяющегося сопла. В некоторых вариантах осуществления вторая плоскость форсунок для инжекции сырья расположена внутри расширяющегося сопла. В некоторых вариантах осуществления третья плоскость форсунок для инжекции сырья расположена внутри расширяющегося сопла.In some embodiments, the first plane of the feed injection nozzles is located within the diverging nozzle. In some embodiments, the second plane of the feed injection nozzles is located within the diverging nozzle. In some embodiments, the third plane of the feed injection nozzles is located within the diverging nozzle.
Настоящее изобретение описано в предпочтительных вариантах осуществления в следующем описании со ссылкой на фигуры, на которых одинаковые номера представляют одинаковые или аналогичные элементы. Ссылки во всем данном описании на один вариант осуществления, вариант осуществления или аналогичные выражения означают, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один из вариантов осуществления настоящего изобретения. Соответственно, фразы в одном варианте осуществления, в варианте осуществления и аналогичные выражения, присутствующие во всем данном описании, не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления.The present invention is described in preferred embodiments in the following description with reference to the figures, in which like numbers represent the same or similar elements. References throughout this specification to one embodiment, an embodiment, or similar expressions mean that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Accordingly, phrases in one embodiment, in an embodiment, and like expressions used throughout this specification do not necessarily refer to the same embodiment.
Конкретные признаки, структуры или характеристики изобретения могут быть объединены любым подходящим образом в одном или более вариантах осуществления.Specific features, structures, or characteristics of the invention may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.
Конкретные варианты осуществленияSpecific embodiments
Хотя ниже следует описание в связи с конкретными вариантами осуществления, следует понимать, что данное описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения объема предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.While the description below follows in connection with specific embodiments, it should be understood that this description is intended to be illustrative and not to limit the scope of the foregoing description and the appended claims.
Первый вариант осуществления изобретения представляет собой способ получения алкина, включающий в себя введение топлива и окислителя в зону инжекции топлива; сжигание топлива и окислителя в зоне сгорания с образованием потока несущего газа; ускорение потока несущего газа до сверхзвуковой скорости в зоне расширения; инжекцию сырьевого материала в зону инжекции сырья с помощью по меньшей мере первого множества инжекционных форсунок и второго множества инжекционных форсунок, причем первое множество инжекционных форсунок расположено кольцеобразно в первой поперечной плоскости зоны инжекции сырья, а второе множество инжекционных форсунок расположено кольцеобразно во второй поперечной плоскости зоны инжекции сырья; переход потока несущего газа от сверхзвуковой скорости к дозвуковой скорости с образованием ударной волны в реакционной зоне, причем реакционная зона непосредственно соединена с зоной инжекции сырья, и ударная волна образуется рядом с зоной инжекции сырья; и одновременное смешивание и реакцию потока несущего газа и сырьевого материала, причем ударная волна способствует смешиванию потока несущего газа и сырьевого материала. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором первое множество инжекционных форсунок содержит по меньшей мере три инжекционные форсунки, и второе множество инжекционных форсунок содержит по меньшей мере три инжекционные форсунки. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором первое и второе множества инжекционных форсунок содержат одинаковое количество инжекционных форсунок, и в котором первое и второе множество инжекционных форсунок расположены в одинаковых кольцевых положениях. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором зона инжекции сырья характеризуется диаметром трубы, и первая поперечная плоскость удалена от второй поперечной плоскости на расстояние от 0,5 до 6 диаметров трубы зоны инжекции. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором зона инжекции сырьяA first embodiment of the invention is a method for producing alkyne, comprising introducing a fuel and an oxidant into a fuel injection zone; combustion of fuel and oxidizer in the combustion zone to form a carrier gas stream; acceleration of the carrier gas flow to supersonic speed in the expansion zone; injection of the raw material into the feedstock injection zone using at least a first plurality of injection nozzles and a second plurality of injection nozzles, wherein the first plurality of injection nozzles are arranged annularly in the first transverse plane of the feedstock injection zone, and the second plurality of injection nozzles are disposed annularly in the second transverse plane of the injection zone raw materials; the transition of the flow of the carrier gas from supersonic speed to subsonic speed with the formation of a shock wave in the reaction zone, and the reaction zone is directly connected to the zone of injection of raw materials, and the shock wave is generated near the zone of injection of raw materials; and the simultaneous mixing and reaction of the carrier gas stream and the feedstock, the shock wave contributing to the mixing of the carrier gas stream and the feedstock. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, dating back to the first embodiment in this paragraph, in which the first plurality of injection nozzles comprises at least three injection nozzles, and the second plurality of injection nozzles comprises at least at least three injection nozzles. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, dating back to the first embodiment in this paragraph, in which the first and second plurality of injection nozzles contain the same number of injection nozzles, and in which the first and second plurality of injection nozzles nozzles are located in the same annular positions. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, going back to the first embodiment in this paragraph, in which the feed injection zone is characterized by the pipe diameter and the first transverse plane is spaced from the second transverse plane by a distance from 0 , 5 to 6 pipe diameters of the injection zone. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, going back to the first embodiment in this paragraph, in which the feed injection zone
- 6 037424 содержит третье множество инжекционных форсунок, расположенное кольцеобразно в третьей поперечной плоскости зоны инжекции сырья. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором от 10 до 50 мас.% сырьевого материала вводится в первое множество инжекционных форсунок и от 50 до 90 мас.% сырьевого материала вводится во второе множество инжекционных форсунок. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя введение разбавителя в зону инжекции сырья. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором разбавитель вводят с помощью первого множества инжекционных форсунок. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором разбавитель и первую часть сырьевого материала вводят с помощью первого множества инжекционных форсунок, а вторую часть сырьевого материала вводят с помощью второго множества инжекционных форсунок. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором разбавитель вводят с помощью первого множества инжекционных форсунок, а сырьевой материал вводят с помощью второго множества инжекционных форсунок. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, дополнительно включающий в себя снижение скорости потока несущего газа в реакционной зоне для преобразования кинетической энергии в тепловую энергию. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором первое множество инжекционных форсунок имеет угол относительно первой поперечной плоскости в диапазоне от 0° до менее чем 90°, и второе множество инжекционных форсунок имеет угол относительно второй поперечной плоскости в диапазоне от 0 до 90°. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором угол первого множества инжекционных форсунок отличается от угла второго множества инжекционных форсунок. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие к первому варианту осуществления в данном параграфе, в котором каждая инжекционная форсунка первого и второго множеств инжекционных форсунок выбрана из группы, состоящей из сопел, угловых сопел, аэрорамповых сопел, рамповых сопел, стоечных сопел, каскадных сопел, ромбических сопел, щелевых отверстий и кольцевых щелей или их сочетаний.- 6 037424 contains a third plurality of injection nozzles arranged annularly in the third transverse plane of the feedstock injection zone. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, going back to the first embodiment in this paragraph, in which from 10 to 50 wt.% Of the raw material is introduced into the first plurality of injection nozzles and from 50 to 90 wt% of the raw material is introduced into the second plurality of injection nozzles. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, dating back to the first embodiment in this paragraph, further comprising introducing a diluent into the feed injection zone. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, dating back to the first embodiment in this paragraph, in which the diluent is injected using a first plurality of injection nozzles. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, going back to the first embodiment in this paragraph, in which the diluent and the first part of the raw material are introduced using the first plurality of injection nozzles, and the second part of the raw material is introduced using a second plurality of injection nozzles. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, dating back to the first embodiment in this paragraph, in which the diluent is introduced using a first plurality of injection nozzles and the raw material is introduced using a second plurality of injection nozzles. An embodiment of the invention is one, any, or all of the previous embodiments in this paragraph, going back to the first embodiment in this paragraph, further comprising reducing the flow rate of the carrier gas in the reaction zone to convert kinetic energy to thermal energy. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, dating back to the first embodiment in this paragraph, in which the first plurality of injection nozzles have an angle with respect to the first transverse plane in the range from 0 ° to less than 90 ° and the second plurality of injection nozzles have an angle with respect to the second transverse plane in the range of 0 to 90 °. An embodiment of the invention is one, any, or all of the previous embodiments in this paragraph, dating back to the first embodiment in this paragraph, in which the angle of the first plurality of injection nozzles is different from the angle of the second plurality of injection nozzles. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, going back to the first embodiment in this paragraph, in which each injection nozzle of the first and second plurality of injection nozzles is selected from the group consisting of nozzles, corner nozzles, air ramp nozzles, ramp nozzles, rack nozzles, cascade nozzles, rhombic nozzles, slot holes and annular slots, or combinations thereof.
Второй вариант осуществления изобретения представляет собой пиролитический реактор, содержащий зону инжекции топлива; зону сгорания, примыкающую к зоне инжекции топлива; зону расширения, примыкающую к зоне сгорания; зону инжекции сырья, примыкающую к зоне расширения, причем зона инжекции сырья содержит, по меньшей мере, первое множество инжекционных форсунок и второе множество инжекционных форсунок, причем первое множество инжекционных форсунок расположено кольцеобразно в первой поперечной плоскости зоны инжекции сырья, а второе множество инжекционных форсунок расположено кольцеобразно во второй поперечной плоскости зоны инжекции сырья; и реакционную зону, непосредственно соединенную с зоной инжекции сырья. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, в котором первое множество инжекционных форсунок содержит по меньшей мере три инжекционные форсунки, и второе множество инжекционных форсунок содержит по меньшей мере три инжекционные форсунки. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, в котором первое и второе множества инжекционных форсунок содержат одинаковое количество инжекционных форсунок, и в котором первое и второе множества инжекционных форсунок расположены в одинаковых кольцевых положениях. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, в котором зона инжекции сырья содержит третье множество инжекционных форсунок, расположенное кольцеобразно в третьей поперечной плоскости зоны инжекции сырья. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, в котором первое множество инжекционных форсунок имеет угол относительно первой поперечной плоскости в диапазоне от 0 до 90°, и второе множество инжекционных форсунок имеет угол относительно второй поперечной плоскости в диапазоне от 0 до 90°. Вариант осуществленияA second embodiment of the invention is a pyrolytic reactor comprising a fuel injection zone; a combustion zone adjacent to the fuel injection zone; an expansion zone adjacent to the combustion zone; a feedstock injection zone adjacent to the expansion zone, wherein the feedstock injection zone comprises at least a first plurality of injection nozzles and a second plurality of injection nozzles, wherein the first plurality of injection nozzles are arranged annularly in the first transverse plane of the feedstock injection zone, and the second plurality of injection nozzles are located annularly in the second transverse plane of the raw material injection zone; and a reaction zone directly connected to the feed injection zone. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, going back to the second embodiment in this paragraph, in which the first plurality of injection nozzles comprises at least three injection nozzles, and the second plurality of injection nozzles comprises at least at least three injection nozzles. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, going back to the second embodiment in this paragraph, in which the first and second plurality of injection nozzles contain the same number of injection nozzles, and in which the first and second plurality of injection nozzles nozzles are located in the same annular positions. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, going back to the second embodiment in this paragraph, in which the feed injection zone comprises a third plurality of injection nozzles arranged annularly in the third transverse plane of the feed injection zone. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this paragraph going back to the second embodiment in this paragraph, in which the first plurality of injection nozzles have an angle with respect to the first transverse plane in the range from 0 to 90 °, and the second the plurality of injection nozzles have an angle with respect to the second transverse plane in the range from 0 to 90 °. Embodiment
- 7 037424 изобретения представляет собой один, какой-либо или все предыдущие варианты осуществления в данном параграфе, восходящие ко второму варианту осуществления в данном параграфе, в котором каждая инжекционная форсунка первого и второго множеств инжекционных форсунок выбрана из группы, состоящей из сопел, угловых сопел, аэрорамповых сопел, рамповых сопел, стоечных сопел, щелевых отверстий и кольцевых щелей.- 7 037424 of the invention represents one, any or all of the previous embodiments in this paragraph, going back to the second embodiment in this paragraph, in which each injection nozzle of the first and second plurality of injection nozzles is selected from the group consisting of nozzles, corner nozzles , air ramp nozzles, ramp nozzles, rack nozzles, slot holes and annular slots.
Без дополнительного уточнения считается, что специалист с помощью предшествующего описания сможет использовать настоящее изобретение в его максимальной степени и сможет легко выявить существенные характеристики данного изобретения без отклонения от его сущности и объема, чтобы осуществить различные изменения и модификации изобретения и приспособить его к различным областям применения и условиям. Поэтому приведенные выше предпочтительные конкретные варианты осуществления следует рассматривать только как иллюстративные и не ограничивающие каким бы то ни было образом остальную часть описания, и что это предполагает охват различных модификаций и эквивалентных конфигураций, включенных в объем прилагаемой формулы изобретения.Without further clarification, it is believed that a person skilled in the art with the help of the foregoing description will be able to use the present invention to its maximum extent and will be able to easily identify the essential characteristics of this invention without deviating from its essence and scope, in order to make various changes and modifications of the invention and adapt it to different fields of application and conditions. Therefore, the above preferred specific embodiments are to be construed as illustrative only and not limiting in any way the rest of the description, and that it is intended to cover various modifications and equivalent configurations included in the scope of the appended claims.
В вышеизложенном все температуры приведены в градусах Цельсия и все части и проценты являются массовыми, если не указано иное.In the above, all temperatures are in degrees Celsius and all parts and percentages are by weight unless otherwise indicated.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201562183310P | 2015-06-23 | 2015-06-23 | |
| PCT/US2016/037145 WO2016209648A1 (en) | 2015-06-23 | 2016-06-13 | Pyrolytic reactor and method of using |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201792013A1 EA201792013A1 (en) | 2018-01-31 |
| EA037424B1 true EA037424B1 (en) | 2021-03-26 |
Family
ID=57585396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201792013A EA037424B1 (en) | 2015-06-23 | 2016-06-13 | Pyrolytic reactor and method of using same |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10279329B2 (en) |
| EP (1) | EP3313562A4 (en) |
| CN (2) | CN107530666A (en) |
| AU (2) | AU2016282478A1 (en) |
| BR (1) | BR112017021495A2 (en) |
| CA (1) | CA2981187C (en) |
| EA (1) | EA037424B1 (en) |
| MX (1) | MX2017012876A (en) |
| MY (1) | MY177308A (en) |
| SG (1) | SG11201708173SA (en) |
| WO (1) | WO2016209648A1 (en) |
| ZA (1) | ZA201706679B (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016209648A1 (en) | 2015-06-23 | 2016-12-29 | Uop Llc | Pyrolytic reactor and method of using |
| CN111867717B (en) | 2018-03-07 | 2021-07-06 | 沙伯环球技术有限公司 | Process and reactor for the pyrolytic conversion of hydrocarbon gases |
| WO2022010821A1 (en) * | 2020-07-06 | 2022-01-13 | Sabic Global Technologies B.V. | Reactor system for the production of high value chemical products |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4724272A (en) * | 1984-04-17 | 1988-02-09 | Rockwell International Corporation | Method of controlling pyrolysis temperature |
| EP1413354A1 (en) * | 2002-10-21 | 2004-04-28 | Bechtel BWXT Idaho, LLC | Thermal synthesis apparatus and method |
| US20140058179A1 (en) * | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Uop Llc | Pyrolytic reactor |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2958716A (en) | 1957-11-20 | 1960-11-01 | Union Carbide Corp | Process for using shock waves to produce acetylene |
| US5219530A (en) | 1991-02-15 | 1993-06-15 | Board Of Regents Of The University Of Washington | Apparatus for initiating pyrolysis using a shock wave |
| US5749937A (en) | 1995-03-14 | 1998-05-12 | Lockheed Idaho Technologies Company | Fast quench reactor and method |
| US5938975A (en) | 1996-12-23 | 1999-08-17 | Ennis; Bernard | Method and apparatus for total energy fuel conversion systems |
| US20140058149A1 (en) * | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Uop Llc | High efficiency processes for olefins, alkynes, and hydrogen co-production from light hydrocarbons such as methane |
| US20140058167A1 (en) | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Uop Llc | Methane Conversion Apparatus and Process Using a Supersonic Flow Reactor |
| US20140058168A1 (en) | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Uop Llc | Methane Conversion Apparatus and Process with Improved Mixing Using a Supersonic Flow Reactor |
| US20140058165A1 (en) | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Uop Llc | Methane Conversion Apparatus and Process with Improved Mixing Using a Supersonic Flow Reactor |
| AU2014353052B9 (en) | 2013-11-19 | 2017-05-18 | Uop Llc | Supersonic shock wave reactors, and associated systems and methods |
| US20150165411A1 (en) * | 2013-12-12 | 2015-06-18 | Uop Llc | Methods and reactors for producing acetylene |
| WO2016209648A1 (en) | 2015-06-23 | 2016-12-29 | Uop Llc | Pyrolytic reactor and method of using |
-
2016
- 2016-06-13 WO PCT/US2016/037145 patent/WO2016209648A1/en active Application Filing
- 2016-06-13 BR BR112017021495A patent/BR112017021495A2/en not_active Application Discontinuation
- 2016-06-13 MX MX2017012876A patent/MX2017012876A/en unknown
- 2016-06-13 EP EP16815049.8A patent/EP3313562A4/en not_active Withdrawn
- 2016-06-13 SG SG11201708173SA patent/SG11201708173SA/en unknown
- 2016-06-13 CN CN201680023252.3A patent/CN107530666A/en active Pending
- 2016-06-13 CA CA2981187A patent/CA2981187C/en not_active Expired - Fee Related
- 2016-06-13 CN CN202310646698.3A patent/CN116651325A/en active Pending
- 2016-06-13 AU AU2016282478A patent/AU2016282478A1/en not_active Abandoned
- 2016-06-13 MY MYPI2017703674A patent/MY177308A/en unknown
- 2016-06-13 EA EA201792013A patent/EA037424B1/en not_active IP Right Cessation
-
2017
- 2017-10-04 ZA ZA2017/06679A patent/ZA201706679B/en unknown
- 2017-10-18 US US15/787,652 patent/US10279329B2/en active Active
-
2019
- 2019-04-15 AU AU2019202603A patent/AU2019202603A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4724272A (en) * | 1984-04-17 | 1988-02-09 | Rockwell International Corporation | Method of controlling pyrolysis temperature |
| EP1413354A1 (en) * | 2002-10-21 | 2004-04-28 | Bechtel BWXT Idaho, LLC | Thermal synthesis apparatus and method |
| US20140058179A1 (en) * | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Uop Llc | Pyrolytic reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107530666A (en) | 2018-01-02 |
| CA2981187A1 (en) | 2016-12-29 |
| SG11201708173SA (en) | 2017-11-29 |
| US20180036698A1 (en) | 2018-02-08 |
| EP3313562A4 (en) | 2019-03-13 |
| US10279329B2 (en) | 2019-05-07 |
| AU2016282478A1 (en) | 2017-10-19 |
| EA201792013A1 (en) | 2018-01-31 |
| ZA201706679B (en) | 2019-02-27 |
| BR112017021495A2 (en) | 2018-07-03 |
| AU2019202603A1 (en) | 2019-05-02 |
| CA2981187C (en) | 2019-08-27 |
| CN116651325A (en) | 2023-08-29 |
| EP3313562A1 (en) | 2018-05-02 |
| MX2017012876A (en) | 2018-01-15 |
| MY177308A (en) | 2020-09-11 |
| WO2016209648A1 (en) | 2016-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9737870B2 (en) | Pyrolytic reactor | |
| US10384180B2 (en) | Supersonic shock wave reactors, and associated systems and methods | |
| KR102394940B1 (en) | Process and rotary machine type reactor | |
| CA1237150A (en) | Method of controlling pyrolysis temperature | |
| US4136015A (en) | Process for the thermal cracking of hydrocarbons | |
| AU2019202603A1 (en) | Pyrolytic reactor and method of using | |
| US20150165414A1 (en) | Methods and reactors for producing acetylene | |
| US20150165411A1 (en) | Methods and reactors for producing acetylene | |
| US10214464B2 (en) | Steady state high temperature reactor | |
| CN114423517B (en) | Reactor system for producing high value chemical products | |
| RU2497930C1 (en) | Procedure for pyrolysis of hydrocarbon stock | |
| EP0451280A1 (en) | Method and device for obtaining lower olefines | |
| RU2021124843A (en) | PARTIAL OXIDATION METHOD | |
| Daniau et al. | Numerical simulations and experimental results of endothermic fuel reforming for scramjet cooling application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM |